一種基于采樣率數(shù)據(jù)的siso均衡方法及其均衡器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法，包含以下步驟：1）對(duì)中頻模擬數(shù)據(jù)采樣，并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波及匹配濾波，得到均衡處理的采樣率數(shù)據(jù)輸入均衡器；2）均衡器根據(jù)采樣率數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡器濾波抽頭系數(shù)計(jì)算；3）根據(jù)均衡器濾波抽頭系數(shù)進(jìn)行線性橫向?yàn)V波，構(gòu)建多徑衰落信道的“逆信道”，完成信道均衡；4）均衡器將均衡結(jié)果輸出至載波同步環(huán)路完成載波跟蹤。本發(fā)明將均衡器從接收機(jī)數(shù)字基帶處理中獨(dú)立出來，使其更接近數(shù)字接收處理前端，使均衡處理不受同步性能影響，解決信道均衡與定時(shí)同步以及載波恢復(fù)之間相互制約的矛盾。
【專利說明】一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法及其均衡器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空電子信息的無線數(shù)字接收技術(shù)，是一種針對(duì)航空無線衰落信道的采樣率數(shù)據(jù)Siso自適應(yīng)均衡的實(shí)現(xiàn)方法，應(yīng)用于航空無線通信數(shù)據(jù)鏈領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]數(shù)字信號(hào)經(jīng)過信道的傳輸?shù)竭_(dá)接收端，而實(shí)際上信道是一個(gè)特性復(fù)雜的函數(shù)而且還是時(shí)變的。因此接收到的信號(hào)已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的畸變從而產(chǎn)生碼間干擾，自適應(yīng)均衡器能夠補(bǔ)償信道所產(chǎn)生的畸變，并且根據(jù)接收信號(hào)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)均衡器的抽頭系數(shù)，以跟蹤信道的時(shí)變特性。
[0003]在無人飛行器無線通信數(shù)據(jù)鏈基帶數(shù)字接收系統(tǒng)中，針對(duì)多徑衰落信道的自適應(yīng)均衡處理占有重要的地位，它是數(shù)據(jù)鏈有效性和可靠性的重要保證。隨著國(guó)家在以無人機(jī)為代表的無人飛行器上的大力投入，發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無線通信數(shù)據(jù)鏈領(lǐng)域中的各項(xiàng)技術(shù)成為目前和未來數(shù)年中國(guó)內(nèi)各相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的重要任務(wù)。在無線通信數(shù)據(jù)鏈領(lǐng)域中，基帶數(shù)字信號(hào)處理是關(guān)鍵一環(huán)，抗惡劣信道環(huán)境高可靠性數(shù)字接收技術(shù)更是有助于提高整個(gè)無線通信系統(tǒng)的效能。針對(duì)惡劣信道環(huán)境的自適應(yīng)均衡技術(shù)可通過對(duì)信道的實(shí)時(shí)跟蹤生成等效“逆信道”濾波器來消除由多徑傳輸引起的碼間干擾，降低接收誤碼，對(duì)于確保無線通信數(shù)據(jù)鏈的可靠性和準(zhǔn)確性起到重要作用。
[0004]為適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用需求，可靠性和實(shí)時(shí)性是行業(yè)內(nèi)對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的兩個(gè)核心要求，前者要求本技術(shù)所采用的核心算法具有良好的魯棒性(robust)和收斂性(convergence),后者則對(duì)算法及處理流程的優(yōu)化提出了很高要求。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)航空無線通信數(shù)據(jù)鏈的自適應(yīng)均衡【技術(shù)領(lǐng)域】的研究和應(yīng)用還遠(yuǎn)未成熟。而國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用目前主要集中在碼率以及分?jǐn)?shù)階時(shí)域或頻域的相關(guān)算法上，雖然能夠達(dá)到較好的收斂特性和較小的殘余方差，但運(yùn)算復(fù)雜度較高，其算法實(shí)現(xiàn)過程中對(duì)定時(shí)同步和載波恢復(fù)質(zhì)量要求很高。同步性能與均衡器性能相互制約無疑會(huì)降低算法實(shí)際應(yīng)用的可靠性。
[0005]近年來國(guó)家在發(fā)展無人飛行器的大力投入與目前我國(guó)在該領(lǐng)域很多技術(shù)還相對(duì)落后，是國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)迫切需要解決的矛盾之一。而如何打破國(guó)外在該領(lǐng)域技術(shù)上的壟斷，通過自主創(chuàng)新，提升我國(guó)在航空無線通信領(lǐng)域的綜合實(shí)力，是促使我們進(jìn)行研究的主要激勵(lì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法，解決信道均衡與定時(shí)同步以及載波恢復(fù)之間相互制約矛盾、提高均衡器性能、降低算法復(fù)雜度、通過自適應(yīng)功率控制提高均衡器穩(wěn)定性。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法，包含以下步驟:
[0009]I)、對(duì)中頻模擬數(shù)據(jù)采樣，并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波及匹配濾波，得到均衡處理的采樣率數(shù)據(jù)輸入均衡器；
[0010]2)、均衡器根據(jù)采樣率數(shù)據(jù)基于ZadofT-ChU序列進(jìn)行均衡器濾波抽頭系數(shù)計(jì)算；
[0011]3)、根據(jù)均衡器濾波抽頭系數(shù)進(jìn)行線性橫向?yàn)V波，構(gòu)建多徑衰落信道的“逆信道”，完成信道均衡；
[0012]4 )、均衡器將均衡后的采樣率數(shù)據(jù)輸出至載波同步環(huán)路完成載波跟蹤。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟I)中還包含對(duì)經(jīng)匹配濾波后的采樣率數(shù)據(jù)，采用滑窗遞歸模式進(jìn)行信號(hào)功率估計(jì)，由功率估計(jì)結(jié)果自適應(yīng)調(diào)整輸入信號(hào)強(qiáng)度。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟2)中進(jìn)行均衡器濾波抽頭系數(shù)計(jì)算包含以下步驟:
[0015]根據(jù)采樣率數(shù)據(jù)對(duì)信道環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，緩變信道環(huán)境的采用采樣率數(shù)據(jù)頻域均衡模式，快變信道環(huán)境采用基于采樣率數(shù)據(jù)周期校準(zhǔn)時(shí)域自適應(yīng)均衡模式；
[0016]所述采樣率數(shù)據(jù)頻域均衡模式具體包括以下步驟:
[0017]2.1.1)本地端Zadoff-Chu序列與含Zadoff-Chu序列接收信號(hào)作卷積運(yùn)算；
[0018]2.1.2)由卷積運(yùn)算的相關(guān)峰值門限判決結(jié)果完成幀檢測(cè)和信道沖擊響應(yīng)hk估計(jì)；
[0019]2.1.3)兩幀之間的信道響應(yīng)以連續(xù)兩次信道估計(jì)結(jié)果的高斯內(nèi)插完成近似；;
[0020]2.1.4)信道沖擊響應(yīng)hk經(jīng)FFT可得頻域信道響應(yīng)Hk ；
[0021]2.1.5)由頻域信道響應(yīng)Hk計(jì)算均衡器濾波抽頭系數(shù)Wk:
【權(quán)利要求】
1.一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法，包含以下步驟: 1)、對(duì)中頻模擬數(shù)據(jù)采樣，并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波及匹配濾波，得到均衡處理的采樣率數(shù)據(jù)輸入均衡器； 2)、均衡器根據(jù)采樣率數(shù)據(jù)基于ZadofT-Chu序列進(jìn)行均衡器濾波抽頭系數(shù)計(jì)算； 3)、根據(jù)均衡器濾波抽頭系數(shù)進(jìn)行線性橫向?yàn)V波，構(gòu)建多徑衰落信道的“逆信道”，完成信道均衡； 4)、均衡器將均衡后的采樣率數(shù)據(jù)輸出至載波同步環(huán)路完成載波跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法，其特征在于所述步驟I)中還包含對(duì)經(jīng)匹配濾波后的采樣率數(shù)據(jù)，采用滑窗遞歸模式進(jìn)行信號(hào)功率估計(jì)，由功率估計(jì)結(jié)果自適應(yīng)調(diào)整輸入信號(hào)強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法，其特征在于所述步驟2)中進(jìn)行均衡器濾波抽頭系數(shù)計(jì)算包含以下步驟: 根據(jù)采樣率數(shù)據(jù)對(duì)信道環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，緩變信道環(huán)境的采用采樣率數(shù)據(jù)頻域均衡模式，快變信道環(huán)境采用基于采樣率數(shù)據(jù)周期校準(zhǔn)時(shí)域自適應(yīng)均衡模式； 所述采樣率數(shù)據(jù)頻域均衡模式具體包括以下步驟: .2.1.1)本地端Zadoff-Chu序列與含Zadoff-Chu序列接收信號(hào)作卷積運(yùn)算； .2.1.2)由卷積運(yùn)算的相關(guān)峰值門限判決結(jié)果完成幀檢測(cè)和信道沖擊響應(yīng)hk估計(jì)； .2.1.3)兩幀之間的信道響應(yīng)以連續(xù)兩次信道估計(jì)結(jié)果的高斯內(nèi)插完成近似；； .2.1.4)信道沖擊響應(yīng)hk經(jīng)FFT可得頻域信道響應(yīng)Hk ； .2.1.5)由頻域信道響應(yīng)Hk計(jì)算均衡器濾波抽頭系數(shù)Wk:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡方法，其特征在于所述步驟3)中包含對(duì)輸入信號(hào)載波頻偏進(jìn)行比較，如果輸入信號(hào)載波頻偏較小，則直接輸出碼率數(shù)據(jù)，否則輸出采樣率數(shù)據(jù)進(jìn)入載波同步環(huán)路完成載波跟蹤再輸出碼率數(shù)據(jù)。
5.一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡器，包含信道估計(jì)模塊、濾波系數(shù)更新模塊、線性橫向?yàn)V波模塊、均衡輸出接口模塊，其中: 所述線性橫向?yàn)V波模塊對(duì)經(jīng)過低通濾波及匹配濾波的采樣率數(shù)據(jù)根據(jù)濾波系數(shù)更新模塊輸出的均衡器濾波抽頭系數(shù)進(jìn)行構(gòu)建多徑衰落信道的“逆信道”，完成信道均衡，輸出濾波后的采樣率數(shù)據(jù)； 所述信道估計(jì)模塊根據(jù)線性橫向?yàn)V波模塊輸出的濾波后的采樣率數(shù)據(jù)，采用基于采樣率ZadofT-Chu序列完成對(duì)信道估計(jì)以及對(duì)均衡器濾波抽頭系數(shù)的調(diào)整周期計(jì)算； 所述濾波系數(shù)更新模塊根據(jù)信道估計(jì)模塊提供的調(diào)整周期進(jìn)行均衡器濾波抽頭系數(shù)更新并輸出到線性橫向?yàn)V波模塊； 所述均衡輸出接口模塊將線性橫向?yàn)V波模塊輸出的濾波后的采樣率數(shù)據(jù)輸出至載波同步環(huán)路完成載波跟蹤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于米樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡器,其特征在于還包含自適應(yīng)功率控制模塊，用于對(duì)經(jīng)匹配濾波后采樣率數(shù)據(jù)，采用滑窗遞歸模式進(jìn)行信號(hào)功率估計(jì)，由功率估計(jì)結(jié)果自適應(yīng)調(diào)整輸入信號(hào)強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡器，其特征在于還包含代價(jià)函數(shù)計(jì)算模塊，所述信道估計(jì)模塊根據(jù)對(duì)信道環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，緩變信道環(huán)境的采用采樣率數(shù)據(jù)頻域均衡模式，快變信道環(huán)境采用基于采樣率數(shù)據(jù)周期校準(zhǔn)時(shí)域自適應(yīng)均衡模式； 工作于采樣率數(shù)據(jù)頻域均衡模式時(shí)進(jìn)行以下操作: a.1)本地端Zadoff-Chu序列與含Zadoff-Chu序列接收信號(hào)作卷積運(yùn)算； a.2)由卷積運(yùn)算的相關(guān)峰值門限判決結(jié)果完成幀檢測(cè)和信道沖擊響應(yīng)hk估計(jì)； a.3)兩幀之間的信道響應(yīng)以連續(xù)兩次信道估計(jì)結(jié)果的高斯內(nèi)插完成近似； a.4)信道沖擊響應(yīng)hk經(jīng)FFT可得頻域信道響應(yīng)Hk ； a.5)由頻域信道響應(yīng)Hk計(jì)算均衡器濾波抽頭系數(shù)Wk:
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于采樣率數(shù)據(jù)的SISO均衡器，其特征在于所述均衡輸出接口模塊還用于對(duì)輸入信號(hào)載波頻偏進(jìn)行比較，如果輸入信號(hào)載波頻偏較小，則直接輸出碼率數(shù)據(jù)，否則輸出采樣率數(shù)據(jù)進(jìn)入載波同步環(huán)路完成載波跟蹤再輸出碼率數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK103841064SQ201410005066
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】仇啟明, 方正, 鄒星, 金哲仕, 王白云, 彭文攀 申請(qǐng)人:中國(guó)航空無線電電子研究所